Kuidas 3D-printimine võimaldab teadlastel kasvatada uusi inimese juukseid
Columbia ülikooli teadlased on leidnud viisi 3D-printimise tehnoloogia kasutamiseks inimese peanaha naha simuleerimiseks ja seeläbi uute inimese juuste kasvamiseks. Seejärel saavad nad uued juuksed juuste väljalangemisega inimeste peanahale siirdada.
Suurel hulgal inimestel üle kogu maailma on juuste väljalangemine ühel või teisel kujul kas loomulike põhjuste tõttu või meditsiinilise ravi kõrvalnähuna. Paljudel nendel juhtudel - eriti loomuliku juuste väljalangemisega inimestel - pole protsess pöörduv.
Uuringud on näidanud, et juuste väljalangemine võib märkimisväärselt mõjutada nii naiste kui ka meeste minapilti ja elukvaliteeti, kuna enamik kultuure omistab looduslikele juustele suurt tähtsust.
Vaatamata sellele võivad juuste väljalangemisega inimeste ravivõimalused tabada ja kaotada ning mõned inimesed võivad vajada sihipärasemaid sekkumisi, näiteks juuste siirdamist.
See protseduur hõlmab juuksefolliikulite siirdamist inimese kehaosast teise. Kuid uued ja jätkusuutlikumad võimalused juuste taaskasvamiseks võivad nüüd silmapiiril olla.
Mõned hiljutised uuringud on keskendunud tüvirakkude kasutamisele uute, looduslike inimese juuste kasvatamiseks, kuid katsete aluseks on hiire naha kasutamine nende rakkude "istutusalana".
Nüüd on New Yorgi osariigi Columbia ülikooli meditsiinikeskuse teadlaste meeskond esmakordselt välja töötanud meetodi uute inimeste juuste kasvatamiseks. Nahale lootmise asemel kasutasid nad 3D-printimismeetodeid.
Teadlased selgitavad, et nende edukas katse oli esimene mitmel viisil. Teadlased on suutnud laboris roti- ja hiirekarvu iseseisvalt kasvatada, kuid neil on olnud raskusi sama saavutamisega inimkarvadega.
“Rottide ja hiirte rakkudest kasvavad ilusad karvad. Kuid põhjustel, millest me täielikult aru ei saa, on inimrakud resistentsed, ”ütleb kaasautor Ph.D. Angela Christiano.
Uute juuste ‘seemne’ istutamine
Christiano ja meeskond mõtlesid, kas nad suudaksid laboris uute juuste kasvu stimuleerida, luues keskkonna, mis sarnaneb inimese juukserakkudega loomulikult.
Nende esimene katse hõlmas väikeste rakusfääride loomist ja vedeliku tilkade sisse suspendeerimist. Seejärel implanteerisid nad need kerad hiirtele, et näha, kas juuksed kasvavad. Teadlased ei olnud selle lähenemisviisiga rahul, sest kuigi mõned implanteeritud rakud moodustasid uued juuksed, ei õnnestunud teistel areneda.
Järgmisena otsustas meeskond katsetada 3D-printimistehnikaid, et näha, kas need suudaksid luua mikrokeskkonna, mis jäljendaks inimese juuksefolliikulite looduskeskkonda lähemalt. Uurijad annavad oma protsessist ja ka tulemustest teada uurimuses, mis ilmub aastal Looduskommunikatsioon.
Christiano ja tema kolleegid lõid lõpuks poole millimeetri laiuste eenduvate pikendustega plastvormid.
"Varasemad valmistamismeetodid ei ole suutnud nii õhukesi projektsioone luua, nii et 3D-printimise tehnoloogia uuendused hõlbustasid seda tööd palju," selgitab esimene autor Hasan Erbil Abaci.
Järgmisena õnnestus teadlastel panna inimese nahk hallituse ümber kasvama. Nad paigutasid selle sisse vabatahtlikelt kogutud juuksefolliikulirakud, lisades sellele keratiini tootvad rakud. Lõpuks stimuleerisid nad kasvu, lisades erinevaid kasvufaktoreid.
See analüüs oli edukas - mitte rohkem kui 3 nädala jooksul genereerisid rakud inimese juuksefolliikulisid, mis suutsid hakata karvu kasvatama.
Teadlased märgivad, et see protsess pole veel kaugeltki täiuslik. Sellele vaatamata on sellel potentsiaal luua jätkusuutlik looduslike juuste allikas siirdamiseks ja pakkuda juukseid kõigile inimestele, kes neid vajavad.
"See [laiendaks] juuste taastamise kättesaadavust kõigile patsientidele - sealhulgas 30 miljonile naisele Ameerika Ühendriikides, kellel on juuste hõrenemine, ja noortele meestele, kelle juuksepiirid on endiselt taandumas. Juuste taastamise operatsiooni ei piiraks enam doonorikarvade arv, ”ütleb Christiano.
Teadlased rõhutavad, et sel viisil inimese juuste kasvatamine laboris võib olla abiks ka farmatseutilistes uuringutes, andes uurijatele suurema vabaduse uusi juuksekasvuravimeid otsida või testida.
"Mida me oleme näidanud, on see, et saame põhimõtteliselt luua juuksekasvanduse: õigesti kujundatud ja konstrueeritud juuksevõrgu, et neid saaks siirdada tagasi sama patsiendi peanahasse."
Angela Christiano, Ph.D.
Kui enamik selles uuringus osalenud teadlastest ei teatanud konkureerivatest huvidest, siis Angela Christiano ja Colin Jahoda täpsustasid, et nad on biotehnoloogiaettevõtte Rapunzel Bioscience asutajad, kes investeerib juuste ja naha taastavasse ravisse.
